EP1274110A1

EP1274110A1 - Fuse

Info

Publication number: EP1274110A1
Application number: EP01810642A
Authority: EP
Inventors: Uwe Kaltenborn; Guido Hoffmann; Mariusz Wilniewczyc; Patrik Huser
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2001-07-02
Publication date: 2003-01-08
Also published as: PL354826A1; US20030001716A1; US6710699B2; JP2003031105A; CA2392170A1

Abstract

A fuse with two spaced apart power supply connections, consists of identical arrays of active portions comprising moldings and planar intermediate layer between moldings. <??>A fuse has two spaced-apart power supply connections and an active part which comprises a fusible current-carrying fuse element and an arc-extinguishing medium. The fuse element is of modular construction and has at least two first modules connected in series and is connected to the two power supply connection. The fuse element is arranged on an electrically insulating substrate in which the arc-extinguishing medium covers the exposed surfaces of the fuse element. The active part is formed as a sandwich and has two stable moldings, and has a predominantly planar intermediate layer arranged between the two moldings. The intermediate layer contains at least the two series-connected first modules. A first molding of the two moldings is formed at least by part of the electrically insulating substrate, and a second molding is formed at least in part by the arc-extinguishing medium.

Description

TECHNICAL AREA

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Sicherung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Eine solche Sicherung weist zwei voneinander beabstandete Stromanschlüsse auf sowie ein Aktivteil mit einem schmelzbaren, stromleitenden Sicherungselement und mit einem Lichtbogenlöschmittel. Das Sicherungselement ist elektrisch leitend mit den beiden Stromanschlüssen verbunden und ist auf einem elektrisch isolierenden Substrat angeordnet. Die freiliegenden Flächen des Sicherungselements sind mit Lichtbogenlöschmittel bedeckt. Eine derartige Sicherung kann in Nieder-, Mittel- und Hochspannungsnetzen eingesetzt werden und kann starke Kurzschlussströme als auch langanandauernde schwache Überströme unterbrechen.The invention is based on a fuse according to the preamble of claim 1. Such a fuse has two from each other spaced power connections and an active part with a fusible, current-conducting fuse element and with an arc extinguishing agent. The The fuse element is electrically conductive with the two power connections connected and is arranged on an electrically insulating substrate. The exposed areas of the fuse element are with arc extinguishing agent covered. Such backup can be in low, middle and High voltage networks are used and can be as strong short circuit currents also interrupt long-lasting weak overcurrents.

STATE OF THE ART

Ein Sicherung der eingangs genannten Art ist beispielsweise in DE 198 24 851 A1 und US 4 638 283 A beschrieben. Bei dieser Sicherung ist ein Sicherungselement als Drahtstreifen ausgeführt. Der Drahtstreifen ist auf einen axialsymmetrisch ausgeführten elektrisch isolierenden Tragkörper aufgewickelt. In den Draht sind gleichmässig voneinander beabstandete Verengungen eingeformt. Die beiden Enden des Streifens sind jeweils mit einem von zwei Stromanschlüssen der Sicherung verbunden. Der bewickelte Tragkörper ist in einem mit Lichtbogenlöschmittel, wie insbesondere Quarzsand, gefüllten Gehäuse untergebracht. Beim Auftreten eines unzulässigen Stroms wird der Draht an den Engstellen durch Aufschmelzen oder durch Zünden von Sprengladungen unterbrochen. Hierbei auftretende Lichtbögen werden durch das Löschmittel unterdrückt. A fuse of the type mentioned at the outset is, for example, in DE 198 24 851 A1 and US 4,638,283 A. This fuse is a fuse element designed as a wire strip. The wire strip is axially symmetrical executed electrically insulating support body wound. Are in the wire narrowed evenly spaced constrictions. The two The ends of the strip are each connected to one of two power connections Fuse connected. The wound carrier is in one with Arc extinguishing agents, such as quartz sand, filled housing accommodated. If an impermissible current occurs, the wire is connected to the Narrowing by melting or by detonating explosive charges interrupted. Any arcing that occurs is caused by the extinguishing agent suppressed.

Diese Sicherung ist verhältnismässig komplex aufgebaut und lässt sich nur in einer Vielzahl von Arbeitsschritten herstellen. Daher ist die Sicherung relativ teuer. Bei Betrieb der Sicherung reduziert der komplexe Aufbau der Sicherung den Fluss der vom Betriebstrom im Sicherungsdraht erzeugten Wärme nach aussen ganz wesentlich. Die Betriebstemperatur der Sicherung wird so beträchtlich erhöht. Daher wird die Schmelztemperatur des Sicherungsdrahtes häufig schon dann erreicht, wenn der Betriebsstrom noch unterhalb des zulässigen Stromes liegt. Die bei diesem geringen Strom auftretenden Lichtbögen enthalten nur eine vergleichsweise geringe Energie, die gegebenenfalls nicht ausreicht, um den umgebenden Sand aufzuschmelzen und den Strom durch Löschung der Lichtbögen zu unterbrechen.This backup is relatively complex and can only be done in one Manufacture a large number of work steps. The backup is therefore relatively expensive. at Operation of the fuse reduces the complex structure of the fuse the flow of Heat generated from the operating current in the safety wire to the outside essential. This significantly increases the operating temperature of the fuse. Therefore, the melting temperature of the safety wire is often already then reached when the operating current is still below the permissible current. The arcs occurring at this low current contain only one comparatively low energy, which may not be sufficient to the melting surrounding sand and the current by extinguishing the arcs to interrupt.

SUMMARY OF THE INVENTION

Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch einfachen Aufbau und und durch günstige Auslösecharakteristik auszeichnet.The object of the invention is as set out in the claims based on creating a backup of the type mentioned, which is characterized by simple construction and and by favorable tripping characteristics.

Bei der erfindungsgemässen Sicherung ist das Aktivteil nach Art eines Sandwich ausgebildet und weist zwei stabile Formkörper und eine zwischen den Formkörpern angeordnete vorwiegend plane Zwischenschicht auf. Die Zwischenschicht ist vom Sicherungselement oder zumindest einem Abschnitt des Sicherungselementes gebildet, wohingegen ein erster der beiden Formkörper zumindest von einem Teil des elektrisch isolierenden Substrats und der zweite Formkörper zumindest von einem Teil des Lichtbogenlöschmittels gebildet ist. Auf Grund dieser Ausbildung kann das Aktivteil nun direkt mit den Stromanschlüssen versehen werden. Ein sonst übliches Sicherungsgehäuse kann daher entfallen, da beim Auslösen der erfindungsgemässen Sicherung durch Lichtbogeneinwirkung entstehendes Druckgas von den umgebenden stabilen Formkörpern aufgenommen wird.In the fuse according to the invention, the active part is in the manner of a sandwich formed and has two stable moldings and one between the moldings arranged predominantly flat intermediate layer. The intermediate layer is from Fuse element or at least a portion of the fuse element formed, whereas a first of the two molded bodies at least from a part of the electrically insulating substrate and the second molded body at least from a part of the arc extinguishing agent is formed. Because of this training the active part can now be directly provided with the power connections. On otherwise usual fuse housing can therefore be omitted, because when the fuse according to the invention resulting from arcing Compressed gas is absorbed by the surrounding stable shaped bodies.

Die als Sicherungselement wirkenden plane Zwischenschicht ist zwischen stabilen Formkörpern angeordnet. Daher kann das von mechanischen Tragfunktionen entbundene Sicherungselemement, ohne auf mechanische Anforderungen Rücksicht nehmen zu müssen, praktisch beliebig ausgebildet werden. Im Sicherungselement können so beliebig konfektionierte Strombahnstrukturen vorgesehen sein, welche der Sicherung besonders günstige Auslöseeigenschaften geben. Da das Sicherungselement lediglich von stabilen Formkörpern umgeben ist, kann die im Sicherungselement während des Betriebs der Sicherung anfallende Wärme direkt vom Aktivteil nach aussen abgegeben werden. Sonst üblicherweise als Lichtbogenlöschmittel vorgesehener, mässig wärmeleitender Quarzsand und ein den Wärmeabfluss zusätzlich behinderndes Gehäuse werden bei der erfindungsgemässen Sicherung nicht mehr benötigt. Durch die gute Wärmeabfuhr aus dem Aktivteil und durch die einfache und genaue Konfektionierbarkeit des als Zwischenschicht ausgebildeten Sicherungselementes wird die Auslösecharakteristik der erfindungsgemässen Sicherung gegenüber einer Sicherung in herkömmlichen Bauweise ganz wesentlich verbessert.The flat intermediate layer acting as a securing element is between stable ones Shaped bodies arranged. Therefore, this can be done by mechanical support functions released security element, without relying on mechanical requirements Having to be considerate, practically any training. in the Fuse elements can thus be assembled in current path structures be provided, which the fuse has particularly favorable triggering properties give. Since the securing element is only surrounded by stable molded bodies, can occur in the fuse element during the operation of the fuse Heat can be emitted directly from the active part to the outside. Otherwise usually provided as an arc extinguishing agent, moderately heat-conducting quartz sand and an additional obstruction to the heat flow are at fuse according to the invention is no longer required. Due to the good heat dissipation from the active part and due to the simple and precise assembly of the as Intermediate layer formed fuse element Tripping characteristic of the fuse according to the invention compared to a Securing in conventional design has been significantly improved.

Soll die erfindungsgemässe Sicherung in Niederspannungsanlagen verwendet werden, so empfiehlt es sich, die Zwischenschicht als streifenförmigen Sicherungsdraht mit einer zwischen den beiden Streifenenden eingeformten Einengung auszubilden.Should the fuse according to the invention be used in low-voltage systems it is recommended that the intermediate layer be strip-shaped Safety wire with one molded between the two ends of the strip To train narrowing.

Zum Schutz einer Mittel- oder Hochspannungsanlage, sollte die Zwischenschicht zweckmässigerweise modular aufgebaut sein und mindestens zwei gleichartige Module aufweisen, welche jeweils einen streifenförmig ausgeführten Sicherungsdraht enthalten mit einer zwischen den beiden Streifenenden eingeformten Einengung. Durch Reihenschaltung der Module wird die Haltespannung der Sicherung, durch Parallelschaltung der Module die Stromtragfähigkeit der erfindungsgemässen Sicherung erhöht. Durch Reihen- und Parallelschaltung von vier und mehr Modulen werden Haltespannung und Stromtragfähigkeit der Sicherung zugleich erhöht.To protect a medium or high voltage system, the intermediate layer should expediently be modular and at least two of the same type Have modules, each of which is designed as a strip Safety wire included with one between the two strip ends molded constriction. The modules are connected in series Holding voltage of the fuse, by connecting the modules in parallel Current carrying capacity of the fuse according to the invention is increased. Through row and Parallel connection of four and more modules are holding voltage and Current carrying capacity of the fuse increased at the same time.

Die Sicherung zeichnet sich durch eine hohe mechanische Festigkeit aus, wenn der Sicherungsdraht auf eine plane Fläche eines aus Keramik oder Glas ausgeführten ersten Formkörpers aufgebracht ist. Vorzugsweise enthält die Keramik vorwiegend Aluminiumoxid, Berylliumoxid oder Aluminiumnitrid und das Glas vorwiegend Borsilikatglas, da diese Werkstoffe Wärme verhältnismässig gut leiten und so die im Sicherungsdraht gebildete Wärme nach aussen abführen. Zugleich kann der Sicherungsdraht besonders einfach auf die plane Fläche aufgebracht werden. The fuse is characterized by a high mechanical strength when the Safety wire on a flat surface made of ceramic or glass first molded body is applied. The ceramic preferably predominantly contains Aluminum oxide, beryllium oxide or aluminum nitride and the glass predominantly Borosilicate glass, because these materials conduct heat relatively well and so that in Dissipate the safety wire generated heat to the outside. At the same time Safety wire can be applied particularly easily to the flat surface.

Mit Vorteil wird der Sicherungsdraht durch Aufdrucken einer härtbaren Metallpaste auf die plane Fläche des ersten Formkörpers und durch Aushärten der aufgedruckten Metallpaste gebildet. Eine solche Technologie ist für eine Massenfertigung besonders vorteilhaft und reduziert die Herstellkosten der Sicherung ganz wesentlich. Zudem ermöglicht diese Technologie die Herstellung feiner Drahtstrukturen mit exakt definierten Querschnittsverhältnissen an der Engstelle des Sicherungsdrahtes. Solche Drahtstrukturen sind für eine gute Auslösecharakteristik der erfindungsgemässen Sicherung wesentlich. Zusätzlich sollte der durch Aufdrucken und Aushärten der Metallpaste gebildete Sicherungsdraht bei einer geringfügig unterhalb der Schmelztemperatur des Metalls liegenden Temperatur wärmebehandelt sein, da dann der Sicherungsdraht eine hohe Formstabilität und eine sehr konstante elektrische Leitfähigkeit aufweist, welche Eigenschaften wesentlich zu einer günstigen Auslösecharakteristik beitragen.The safety wire is advantageously made by printing a hardenable metal paste on the flat surface of the first molded body and by curing the printed metal paste formed. Such technology is for one Mass production is particularly advantageous and reduces the manufacturing costs of the Backup very essential. This technology also enables production fine wire structures with precisely defined cross-sectional ratios on the Narrowing of the safety wire. Such wire structures are good Tripping characteristic of the fuse according to the invention is essential. additionally should be the one formed by printing and curing the metal paste Safety wire at a slightly below the melting temperature of the metal lying temperature be heat-treated, because then the safety wire high dimensional stability and a very constant electrical conductivity, which properties are essential for a favorable tripping characteristic contribute.

Eine Sicherung mit geringen Abmessungen und mit einem vorteilhaft schnellen Abfluss von Wärme vom Sicherungselement nach aussen wird erreicht, wenn der erste Formkörper als Platte ausgebildet ist. Ist der Sicherungsdraht auf die Oberund auf die Unterseite der Platte aufgebracht, so können die Abmessungen der Sicherung zusätzlich reduziert werden. Die den Sicherungsdraht tragende Platte ist dann auf der Ober- und auf der Unterseite mit dem zweiten Formkörper abgedeckt.A fuse with small dimensions and with an advantageously fast Outflow of heat from the securing element to the outside is achieved when the first molded body is designed as a plate. Is the safety wire on the top and applied to the underside of the plate, so the dimensions of the Fuse can be reduced further. The plate carrying the safety wire is then covered on the top and on the bottom with the second molded body.

Eine besonders kompakte Sicherung wird erreicht, wenn zusätzlich mindestens ein weiterer den Sicherungsdraht auf einer planen Fläche tragender erster Formkörper vorgesehen ist, welcher mit seiner planen Fläche auf dem zweiten Formkörper angeordnet ist. Sind die auf den planen Fläche der beiden ersten Formkörper angeordneten Sicherungsdrähte zueinander parallel geschaltet, so weist eine solche Sicherung eine besonders hohe Stromtragfähigkeit auf.A particularly compact fuse is achieved if at least one additional further first molded body carrying the safety wire on a flat surface is provided, which with its flat surface on the second molded body is arranged. Are those on the flat surface of the first two moldings arranged fuse wires connected to each other in parallel, so one such a fuse has a particularly high current carrying capacity.

Der zweite Formkörper sollte ein vernetztes Silikonpolymer oder ein Gemisch vernetzter Silikonpolymere enthält, in welches ein Füllstoff auf der Basis einer mineralischen Verbindung oder eines Gemisches mehrerer mineralischer Verbindungen in pulveriger Form eingebettet ist. Die erfindungsgemässe Sicherung weist dann eine besonders hohe Zuverlässigkeit aus. Dies ist vor allem eine Folge davon, dass das Material des Lichtbogenlöschmittel gegenüber dem sonst üblicherweise verwendeten Quarzsand bei relativ tiefen Temperaturen schmilzt und dann Energie aus den beim Auslösen der erfindungsgemässen Sicherung gebildeten Schaltlichtbögen absorbiert, wodurch der Lichtbogen rasch und zuverlässig gelöscht wird.The second molded body should be a cross-linked silicone polymer or a mixture contains crosslinked silicone polymers, in which a filler based on a mineral compound or a mixture of several mineral Compounds are embedded in powder form. The fuse according to the invention then shows particularly high reliability. Above all, this is a consequence of the fact that the material of the arc extinguishing agent compared to the otherwise Usually used quartz sand melts and at relatively low temperatures then energy from when the fuse according to the invention is triggered Formed switching arcs absorbed, making the arc quickly and is reliably deleted.

Für eine ausreichend gute Wirkung der erfindungsgemässen Sicherung sollte der Anteil des Füllstoffs im Silikonpolymer im Bereich von 5 Gew.-% bis 95 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 40 Gew.-% bis 85 Gew.-%, und insbesondere im Bereich von 60 Gew.-% bis 80 Gew.-%, berechnet auf das Gesamtgewicht von Füllstoff und Polymer, liegen, und sollte der Füllstoff eine durchschnittliche Partikelgrösse im Bereich von 0,5 bis 500 µm, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 250 µm aufweisen und speziell im Bereich von 20 bis 150 µm, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 130 µm, oder im Bereich von 0,5 bis 50 µm, vorzugsweise im Bereich von 0,5 µm bis 10 µm.For a sufficiently good effect of the fuse according to the invention, the Proportion of the filler in the silicone polymer in the range from 5% by weight to 95% by weight, preferably in the range from 40% by weight to 85% by weight, and in particular in the Range from 60 wt.% To 80 wt.%, Calculated on the total weight of Filler and polymer, and the filler should be an average Particle size in the range of 0.5 to 500 microns, preferably in the range of 10 to Have 250 microns and especially in the range of 20 to 150 microns, preferably in Range from 30 to 130 microns, or in the range from 0.5 to 50 microns, preferably in Range from 0.5 µm to 10 µm.

Besonders geeignete Füllstoffe sind Metalloxide, vorzugsweise Aluminiumund/oder Titanoxid, Gläser, Glimmer, Keramik-Partikel, Borsäure, Metallhydroxide, vorzugsweise Aluminiumhydroxid und/oder Magnesiumhydroxid, und/oder Hydratwasser enthaltende mineralische Stoffe, vorzugsweise auf der Basis von Aluminium- und/oder Magnesiumoxid und/oder Magnesiumcarbonat.Particularly suitable fillers are metal oxides, preferably aluminum and / or Titanium oxide, glasses, mica, ceramic particles, boric acid, metal hydroxides, preferably aluminum hydroxide and / or magnesium hydroxide, and / or Mineral substances containing water of hydration, preferably based on Aluminum and / or magnesium oxide and / or magnesium carbonate.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt, und zwar zeigt:

Fig.1: in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Sicherung, bei der ein als Lichtbogenlöschmittel wirkender Teil eines Formkörpers von der Vorderseite entfernt wurde,
Fig.2: eine Explosionsdarstellung der Sicherung nach Figur 1, bei der auch der von der Vorderseite entfernte Formkörper dargestellt ist,
Fig.3: eine Aufsicht auf einen als Platte ausgeführten und ein modular ausgeführtes Sicherungselement tragenden Formkörper der Sicherung nach Fig.1,
Fig.4: eine Vergrösserung eines umrandet dargestelltes Moduls des modular ausgeführten Sicherungselements nach Fig.4, und
Fig.5: eine Vergrösserung eines umrandet dargestelltes Teilmoduls des Moduls gemäss Fig.4.

An exemplary embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawings, in which:

Fig.1: a perspective view of an embodiment of the fuse according to the invention, in which a part of a shaped body acting as an arc extinguishing agent has been removed from the front,
Fig.2: 2 shows an exploded view of the fuse according to FIG. 1, in which the molded body removed from the front is also shown,
Figure 3: 1 shows a plan view of a molded body of the fuse according to FIG.
Figure 4: an enlargement of a bordered module of the modular security element according to Figure 4, and
Figure 5: an enlargement of a sub-module of the module shown with a border according to FIG. 4.

WAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

In allen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile. Die in den Figuren dargestellte Sicherung kann mit Nennströmen bis 125 A und Nennspannungen bis 8,4 kV belastet werden. Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, weist sie ein Aktivteil 1 auf sowie zwei mit dem Aktivteil verbundene Stromanschlüsse 2, 3. Das Aktivteil ist nach Art eines Sandwich ausgebildet und weist zwei stabile Formkörper 4 und 5 und eine zwischen den beiden Formkörpern angeordnete und von den beiden Förmkörpern eingeschlossene Zwischenschicht 6 aus elektrisch gut leitendem Material auf. Der Formkörper 4 ist als Keramik- oder Glasplatte mit guter thermischer Leitfähigkeit, wie vorzugsweise als Keramikplatte auf der Basis Aluminiumoxid, Berylliumoxid oder Aluminiumnitrid oder als Glasplatte auf der Basis Borsilikat, ausgeführt und trägt auf der dem Betrachter zugewandten planen Plattenseite die als Sicherungselement dienende Zwischenschicht 6. Der Formkörper 5 umschliesst den Formkörper 4 mit der darauf aufgebrachten Zwischenschicht 6 sowie Teile der Stromanschlüsse 2, 3, welche mit entgegengesetzt angeordneten Enden der Zwischenschicht elektrisch leitend verbunden sind. Der Formkörper 5 ist als Gussteil ausgeführt und kann durch Umgiessen des Formköpers 4 und der Stromanschlüsse 2, 3 oder durch Zusammenfügen von zwei aus aus Fig. 2 ersichtlichen Teilkörpern 5 gebildet werden. In jedem Fall enthält der Formkörper 5 in einem auf der Zwischenschicht 6 aufliegendem Abschnitt Lichtbogenlöschmittel.In all figures, the same reference numerals refer to parts having the same effect. The fuse shown in the figures can with rated currents up to 125 A and Rated voltages up to 8.4 kV. As from Figures 1 and 2 can be seen, it has an active part 1 and two connected to the active part Power connections 2, 3. The active part is designed in the manner of a sandwich and has two stable moldings 4 and 5 and one between the two moldings arranged and enclosed by the two shaped bodies intermediate layer 6 made of electrically good conductive material. The molded body 4 is a ceramic or Glass plate with good thermal conductivity, such as preferably as a ceramic plate based on aluminum oxide, beryllium oxide or aluminum nitride or as Glass plate based on borosilicate, executed and supports the viewer facing plan plate side that serving as a securing element Intermediate layer 6. The molded body 5 encloses the molded body 4 with the one on it applied intermediate layer 6 and parts of the power connections 2, 3, which with opposite ends of the intermediate layer electrically conductive are connected. The molded body 5 is designed as a casting and can by Pouring the molded body 4 and the power connections 2, 3 or through Assembling two part bodies 5 shown in FIG. 2 become. In any case, the molded body 5 contains one on the intermediate layer 6 overlying section of arc extinguishing agent.

Die als Sicherungselement dienende Zwischenschicht 6 wird durch Auftragen, vorzugsweise Drucken, einer elektrisch gutleitenden Metallpaste, etwa auf der Basis Silber oder Kupfer, auf eine plane Fläche der Keramik- oder Glasplatte 4 und nachfolgendes Aushärten der aufgetragenen Paste bei Temperaturen zwischen 80 und 180°C, gebildet. Typischerweise weist die Schicht eine Dicke von einigen, beispielsweise 2, µm auf. Durch Wärmehandlung bei einer geringfügig, beispielsweise 90 bis knapp 100% unterhalb der Schmelztemperatur des Metalls liegenden Temperatur wird die Zwischenschicht 6 zur Verbesserung ihrer Homogenität, mechanischen Festigkeit und Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit nachgehärtet.The intermediate layer 6 serving as a securing element is preferably printing, an electrically conductive metal paste, such as on the Base silver or copper, on a flat surface of the ceramic or glass plate 4 and subsequent hardening of the applied paste at temperatures between 80 and 180 ° C. The layer typically has a thickness of a few, for example 2 µm. By heat treatment at a slight, for example 90 to almost 100% below the melting temperature of the metal lying temperature, the intermediate layer 6 to improve its Homogeneity, mechanical strength and oxidation and Corrosion resistance post-hardened.

Die Struktur der Zwischenschicht 6 ist nachfolgend in den Figuren 3 bis 5 dargestellt. Die Zwischenschicht weist Streifenstruktur auf. Die mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichneten Streifen stellen Sicherungsdrähte des Sicherungselementes dar. Die Streifen 7 sind in Form einer Matrix angeordnet und längs der Zeilen der Matrix ausgerichtet. Die in Spaltenrichtung der Matrix erstreckten Enden der Streifen 7 sind durch Querstreifen 8 elektrisch leitend miteinander verbunden. Der der ersten bzw. der letzten Spalte der Matrix zugeordnete Streifen 8 ist mit dem Stromanschluss 2 bzw. 3 elektrisch leitend verbunden.The structure of the intermediate layer 6 is subsequently shown in FIGS. 3 to 5 shown. The intermediate layer has a stripe structure. The one with the The reference number 7 marked strips represent safety wires of the Securing element. The strips 7 are arranged in the form of a matrix and aligned along the rows of the matrix. The in the column direction of the matrix Extended ends of the strips 7 are electrically conductive by transverse strips 8 connected with each other. That of the first or last column of the matrix assigned strip 8 is electrically conductive with the power connection 2 or 3 connected.

Es wird so ein modularer Aufbau der Zwischenschicht 6 bzw. des Sicherungselementes erreicht. Jedem Matrixelement ist eines von gleichartig ausgebildeten Modulen zugeordnet. In Fig.3 ist eines der Module umrandet dargestellt und mit dem Bezugszeichen 9 gekennzeichnet.It becomes a modular structure of the intermediate layer 6 or Security element reached. Each matrix element is one of the same assigned to trained modules. In Figure 3, one of the modules is outlined shown and marked with the reference number 9.

Aus Fig.4 ist ersichtlich, dass das Modul fünf in Zeilenrichtung der Matrix geführte und Seite an Seite parallel nebeneinander liegende Streifen 7 aufweist. Einander entsprechende Enden der Streifen 7 sind durch zwei in Spaltenrichtung der Matrix geführte Streifen 8 miteinande verbunden. Bei einer Dicke der Streifen 7 von ca. 2 bis 3 µm und einer in Spaltenrichtung der Matrix erstreckten Breite der Streifen 7 von ca. 1,5 bis 2 mm kann jeder der Streifen 7 einen Betriebsstrom von ca. 5 A führen. Durch die Parallelschaltung der Streifen 7 werden Betriebsströme von ca. 25 A erreicht. Durch Parallelschaltung weiterer Streifen 7 kann die Stromtragfähigkeit erhöht werden. Jeder Streifen 7 stellt somit wieder ein Untermodul des Moduls 9 dar. Das Modul 9 ist daher ebenfalls modular aufgebaut.It can be seen from FIG. 4 that the module runs five in the row direction of the matrix and has strips 7 lying side by side parallel to one another. each other corresponding ends of the strips 7 are by two in the column direction of the matrix guided strips 8 connected to each other. With a thickness of the strips 7 of approx. 2 to 3 μm and a width of the strips 7 extending in the column direction of the matrix From about 1.5 to 2 mm, each of the strips 7 can have an operating current of about 5 A. to lead. By connecting the strips 7 in parallel, operating currents of approx. 25 A reached. By connecting additional strips 7 in parallel, the Current carrying capacity can be increased. Each strip 7 thus resumes Submodule of the module 9 represents. The module 9 is therefore also modular.

Zugleich ist auch jeder Streifen 7 modular aufgebaut. Wie aus Fig.4 ersichtlich ist, weist er sechs in Streifenrichtung gleichmässig voneinander beabstandete Engstellen 10 auf. Jeder eine solche Engstelle 10 umfassende Streifenabschnitt stellt ebenfalls ein Modul dar. Eines dieser Module ist in Fig.4 umrandet dargestellt und mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet. Eine gleichmässige Stromverteilung an der Engstelle 10 wird erreicht, wenn die Engstelle 10 gleichweit von den beiden Seitenrändern des Streifens 7 entfernt angeordnet ist. Die Engstelle ist dann von zwei spiegelsymmetrisch ausgebildeten Materialausnehmungen begrenzt. Alternativ kann die Engstelle aber auch an einem der Ränder des Streifens angeordnet sein. Die Engstelle ist dann lediglich von einer Materialausnehmung begrenzt, die sich vom anderen Rand bis zur Engstelle erstreckt. Wie aus Fig.5 ersichtlich ist, ist das Profil der Materialausnehmung im Bereich der Engstelle kreisförmig gerundet ausgebildet, kann aber auch drei- oder rechteckig ausgeführt sein. Da die Sicherungsdrähte 7 jeweils in Drucktechnologie hergestellt sind, können die Querschnitte des Streifens 7 an der Engstelle 10 und im unverengten Streifenbereich sehr genau eingestellt werden. Es ist so ein sehr schmaler Temperaturbereich festgesetzt, bei dem der Streifen 7 an der Engstelle 10 aufschmilzt. Da alle Engstellen in diesem schmalen Temperaturbereich aufschmelzen, wird eine besonders günstige Auslösecharakteristik der Sicherung erreicht. Üblicherweise verwendete Zusatzmittel zum gleichzeitigen Aufsprengen aller Engstellen können so im allgemeinen entfallen. Durch die in Fig.4 dargestellte Reihenschaltung der jeweils eine Engstelle 10 enthaltenden Module 11 wird die Haltespannung der Sicherung nach dem Ansprechen vervielfacht. Typischerweise kann an einer aufgeschmolzenen Engstelle 10 eine Spannung von 200 V gehalten werden.At the same time, each strip 7 has a modular structure. As can be seen from Fig. 4, it has six equally spaced from one another in the direction of the strip Constrictions 10 on. Each strip section comprising such a constriction 10 also represents a module. One of these modules is outlined in FIG and marked with the reference number 11. An even one Current distribution at the constriction 10 is achieved if the constriction 10 is equally far is arranged away from the two side edges of the strip 7. The bottleneck is then of two mirror-symmetrical material recesses limited. Alternatively, the constriction can also be on one of the edges of the Strip be arranged. The constriction is then only one Material recess is limited, which extends from the other edge to the constriction extends. As can be seen from Fig.5, the profile of the material recess is in Area of the constriction is circularly rounded, but can also be three or be rectangular. Since the fuse wires 7 each in printing technology are produced, the cross sections of the strip 7 at the narrow point 10 and can be set very precisely in the unrestricted strip area. It is such a very narrow temperature range, in which the strip 7 at the narrow point 10 melts. Because all constrictions in this narrow temperature range melting, becomes a particularly favorable tripping characteristic of the fuse reached. Commonly used additives for simultaneous blasting all bottlenecks can generally be omitted. By the shown in Fig.4 The modules 11, each containing a constriction 10, are connected in series Holding voltage of the fuse multiplied after the response. typically, can hold a voltage of 200 V at a melted constriction 10 become.

Der Formkörper 5 enthält ein vernetztes Silikonpolymer oder ein Gemisch vernetzter Silikonpolymere, in welches ein Füllstoff auf der Basis einer mineralischen Verbindung oder eines Gemisches mehrerer mineralischer Verbindungen in pulveriger Form eingebettet ist. Gegenüber dem sonst üblicherweise in Sicherungen verwendeten Lichtbogenlöschmaterial Sand schmilzt diese Material bei relativ niedrigen Temperaturen auf und entzieht den Lichtbögen so sehr rasch Energie, wodurch ein sicheres Auslösen gewährleistet ist. Es empfiehlt sich, den Formkörper 5 mit einem Primer am Formkörper 4 und an der Zwischenschicht 6 zu befestigen, da so Oxidations- und Korrosionseinflüsse an der Zwischenschicht und unerwünschte Spaltbildung weitgehend vermieden werden.The molded body 5 contains a crosslinked silicone polymer or a mixture cross-linked silicone polymers, in which a filler based on a mineral compound or a mixture of several mineral Compounds are embedded in powder form. Compared to that otherwise Usually, arc extinguishing material used in fuses melts sand this material at relatively low temperatures and eludes the arcs energy very quickly, which ensures safe triggering. It it is advisable to use a primer on the molded body 4 and on the molded body 5 Intermediate layer 6 to be attached, since oxidation and corrosion influences the Intermediate layer and unwanted gap formation can be largely avoided.

Je nach den Betriebanforderungen können die Module konfektioniert und zusammengeschaltet werden. Die Sandwichstruktur des Aktivteils 1 kann neben der beschriebenen Platte 4 und dem auf eine der beiden Plattenseiten als Zwischenschicht 6 aufgetragenen Sicherungselement und dem umhüllenden druckfesten elastomeren Formkörper 5 auch zwei auf der Ober- und Unterseite der Platte angeordnete, zueinander parallel oder - bei zusätzlicher elektrischer Isolation - gegebenenfalls auch in Reihe geschaltete Zwischenschichten aufweisen. Es können auch zwei oder mehr jeweils eine oder zwei Zwischenschichten tragende, übereinander gestapelte Platten vorgesehen sein, welche voneinander durch Lichtbogenlöschmittel enthaltende Abschnitte oder Teilkörper des zweiten Formkörpers voneinander beabstandet sind. Bei der Herstellung der Sicherung ist dabei vor allem zu beachten, dass die freiliegenden Bereiche der Zwischenschichten jeweils durch Lichtbogenlöschmittel voneinander getrennt sind.Depending on the operating requirements, the modules can be assembled and be interconnected. The sandwich structure of the active part 1 can next to the described plate 4 and the on one of the two sides of the plate Intermediate layer 6 applied securing element and the enveloping pressure-resistant elastomeric molded body 5 also two on the top and bottom of the Plate arranged, parallel to each other or - with additional electrical insulation - optionally also have intermediate layers connected in series. It two or more, each carrying one or two intermediate layers, plates stacked one above the other can be provided, which are separated from one another by Sections or partial bodies of the second containing arc extinguishing agent Shaped body are spaced apart. When making the fuse is Above all, it should be noted that the exposed areas of the Intermediate layers are separated from each other by arc extinguishing agents.

Der Formkörper 4 muss nicht nicht notwendigerweise als Platte ausgebildet und in den Formkörper 5 eingekapselt sein. Es genügt, wenn lediglich die die Zwischenschicht 6 tragende plane Seite des Formkörpers 4 mit Material des Formkörpers 5 bedeckt ist. Die abgewandte andere Seite des Formkörpers 4 kann offenliegen und muss nicht notwendigerweise eben ausgeführt sein. Sie kann beispielsweise die Wärmeabfuhr begünstigende Kühlrippen aufweisen. Entsprechendes gilt auch für den zweiten Formkörper 5, welcher auf der von der Zwischenschicht abgewandten Seite ebenfalls nicht notwendigerweise plan ausgeführt sein muss, sondern ebenfalls Kühlrippen oder wie auch die Formkörper 4 eine kriechwegverlängernde Beschirmung aufweisen kann.The molded body 4 need not necessarily be formed as a plate and in the molded body 5 to be encapsulated. It is sufficient if only the die Intermediate layer 6 carrying flat side of the molded body 4 with material of the Shaped body 5 is covered. The other side of the molded body 4 facing away can must be open and does not necessarily have to be flat. she can for example, have heat dissipating cooling fins. The same applies to the second molded body 5, which on the The side facing away from the intermediate layer is also not necessarily flat must be executed, but also cooling fins or like the molded body 4 can have shielding that extends the tracking path.

Besonders günstig ist es, einen Formkörper 5 aus einem hydrophoben silikonhaltigen Material zu verwenden, welches wegen seiner wasserabstossenden Eigenschaften besonders gutes Freiluftverhalten aufweist. Ein derartiges Material ist in der älteren europäischen Patentanmeldung 00 810 495.2 vom 7. Juni 2000 der gleichen Anmelderin beschrieben. It is particularly favorable to form a molded body 5 from a hydrophobic use silicone-containing material, which because of its water-repellent Features particularly good outdoor behavior. Such a material is in the earlier European patent application 00 810 495.2 dated June 7, 2000 described by the same applicant.

Bezugszeichenliste

1: Aktivteil
2, 3: Stromanschlüsse
4: Formteil bzw. bzw. Platte bzw. Substrat aus elektrisch isolierendem Material
5: Formteil aus Lichtbogenlöschmittel
6: Zwischenschicht, Sicherungselement
7: Sicherungsdraht, Streifen
8: Streifen
9: Modul
10: Engstelle
11: Modul

LIST OF REFERENCE NUMBERS

1: active part
2, 3: power connectors
4: Molded part or plate or substrate made of electrically insulating material
5: Molded part made of arc extinguishing agent
6: Intermediate layer, securing element
7: Safety wire, strips
8th: strip
9: module
10: bottleneck
11: module

Claims

Fuse with two spaced-apart power connections (2, 3) and with an active part (1) containing a fusible, current-conducting fuse element and an arc extinguishing agent, in which the fuse element is connected in an electrically conductive manner to the two power connections and arranged on an electrically insulating substrate, and in which the arc extinguishing agent covers the exposed surfaces of the fuse element, characterized in that the active part is designed in the manner of a sandwich and has two stable molded bodies (4, 5) and a predominantly flat intermediate layer (6) arranged between the two molded bodies (4, 5) , wherein the intermediate layer (6) contains at least a portion of the fuse element, a first (4) of both molded bodies at least a part of the electrically insulating substrate and the second molded body (5) at least a part of the arc extinguishing agent.

Fuse according to claim 1, characterized in that the intermediate layer (6) is designed as a strip-shaped safety wire (7) with a constriction (10) formed between the two strip ends.

Fuse according to claim 1, characterized in that the intermediate layer (6) has a modular structure and has at least two identical modules (9), each of which contains a strip-shaped fuse wire (7) with a constriction (10) formed between the two strip ends.

Fuse according to claim 3, characterized in that the modules (9) are connected in parallel and / or in series.

Fuse according to one of claims 1 to 4, characterized in that the securing wire (7) is applied to a flat surface of a first shaped body (4) made of ceramic or glass.

Fuse according to claim 5, characterized in that the ceramic mainly contains aluminum oxide, beryllium oxide or aluminum nitride and the glass mainly contains borosilicate glass.

Fuse according to one of claims 5 or 6, characterized in that the securing wire is formed by printing a hardenable metal paste on the flat surface of the first molded body and by curing the printed metal paste.

Fuse according to claim 7, characterized in that the fuse wire formed is additionally heat-treated at a temperature slightly below the melting temperature of the metal.

Fuse according to one of claims 5 to 8, characterized in that the first molded body is designed as a plate.

Fuse according to claim 9, characterized in that the fuse wire is applied to the top and bottom of the plate.

Fuse according to claim 10, characterized in that the plate carrying the safety wire is covered on the top and on the bottom with the second molded body.

Fuse according to one of claims 11, characterized in that at least one further first molded body carrying the securing wire on a flat surface is provided, which is arranged with its flat surface on one of the two second molded bodies.

Fuse according to one of claims 1 to 12, characterized in that the second molded body contains a crosslinked silicone polymer or a mixture of crosslinked silicone polymers, in which a filler based on a mineral compound or a mixture of several mineral compounds is embedded in powder form.

Fuse according to Claim 13, characterized in that the proportion of the filler in the silicone polymer is in the range from 5% by weight to 95% by weight, preferably in the range from 40% by weight to 85% by weight, and in particular in the range from 60% by weight to 80% by weight, calculated on the total weight of filler and polymer, and that the filler has an average particle size in the range from 0.5 to 500 μm, preferably in the range from 10 to 250 μm and especially in the range from 20 to 150 µm, preferably in the range from 30 to 130 µm, or in the range from 0.5 to 50 µm, preferably in the range from 0.5 µm to 10 µm.

Fuse according to claim 14, characterized in that the filler contains metal substances, preferably aluminum oxide and / or titanium oxide, glasses, mica, ceramic particles, boric acid, metal hydroxides, preferably aluminum hydroxide and / or magnesium hydroxide, and / or water of hydration the base of aluminum and / or magnesium oxide and / or magnesium carbonate.